محققان موسسه فناوری "نیوجرسی" موفق شدند انرژی افزایشی دقایق اولیه وقوع یک شراره خورشیدی را که حاصل از یک انفجار بزرگ در اتمسفر خورشید است، اندازه‌گیری کنند.
به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، در اواخر سال ۲۰۱۷ یک منطقه بزرگ و جدید از میدان مغناطیسی روی سطح خورشید در کنار یک لکه خورشیدی فوران کرد و منفجر شد. این برخورد قدرتمند انرژی مغناطیسی مجموعه‌ای از شراره‌های خورشیدی قدرتمند را ایجاد کرد و باعث ایجاد آشفتگی در شرایط آب و هوای فضایی در نزدیکی زمین شد. این شراره‌ها نخستین شراره‌هایی بودند که به شکل لحظه به لحظه ابتدا توسط تلسکوپ رادیویی "NJIT" و سپس توسط تلسکوپ رادیویی "EOVSA" که اخیراً افتتاح شده است، ثبت شدند.
آب و هوای فضایی(Space weather) شاخه‌ای از فیزیک فضا و آیرونومی یا هلیوفیزیک است. این اصطلاح برای نخستین بار در دهه ۱۹۵۰ استفاده شد و در دهه ۱۹۹۰ استفاده از آن رواج یافت.
در تحقیقات منتشر شده در مجله Science، دانشمندان خورشید شناس که این تصاویر را ضبط کرده‌اند، برای اولین بار دقیقاً مشخص کردند که چه موقع و در کجا این انفجار، آن انرژی را که پلاسمای داغ در حال پاشیده شدن را با انرژی معادل یک میلیارد درجه دما آزاد می‌کند.
شراره خورشیدی از انفجار بزرگ در اتمسفر خورشید به وجود می‌آید و باعث آزاد شدن انرژی در حد شش ضرب در ۱۰ به توان ۲۵ ژول می‌شود که در حدود یک ششم انرژی خروجی از سطح خورشید در هر دقیقه است. این پدیده در سایر ستارگان هم دیده می‌شود که به آنها نیز شراره ستاره‌ای گفته می‌شود. شراره خورشیدی کلیه لایه‌های سطح خورشید شامل شیدسپهر، تاج خورشیدی و فام‌سپهر را مورد تأثیر قرار می‌دهد و باعث گرم شدن پلاسما تا چندین میلیون درجه کلوین می‌شود. همچنین باعث سرعت یافتن الکترون‌ها و پروتون‌ها و یون‌های سنگین تا نزدیکی سرعت نور می‌شود. همچنین اشعه‌ای را تولید می‌کند و لایه‌های الکترومغناطیس را ایجاد می‌کند که شامل کلیه امواج الکترومغناطیس از امواج رادیویی تا اشعه گاما است. شراره‌ها خود را از آزادسازی انرژی مغناطیسی ذخیره شده در تاج خورشیدی تغذیه می‌کنند.
دانشمندان با داده‌های جمع آوری شده در طیف مایکروویو توانستند اندازه‌گیری کمّی از قدرت میدان مغناطیسی در حال تحول را به طور مستقیم پس از اشتعال شراره انجام دهند و روند تبدیل آن را به اشکال دیگر انرژی نظیر جنبشی، گرمایی و فوق گرمایی طی سفر پنج دقیقه‌ای آن تا تاج خورشید(corona) پیگیری کنند.
تا به امروز این تغییرات در میدان مغناطیسی تاج خورشید هنگام وقوع شراره یا دیگر فوران‌ها در مقیاس بزرگ فقط به طور غیرمستقیم اندازه گیری شده بود.
"گرگوری فلایمن" استاد برجسته تحقیقات فیزیک در مرکز تحقیقات خورشیدی- زمینی "NJIT" و نویسنده این مطالعه گفت: ما توانسته‌ایم بحرانی‌ترین مکان انتشار انرژی مغناطیسی در تاج خورشید را مشخص کنیم. این اولین تصاویری هستند که میکروفیزیک یک شراره را ضبط می‌کنند و بررسی زنجیره تفصیلی فرآیندهای رخ داده در مقیاس‌های مکانی و زمانی کوچک که تبدیل انرژی را امکان‌پذیر می‌کنند، ممکن می‌سازند.
دانشمندان با اندازه گیری کاهش انرژی مغناطیسی و قدرت همزمان میدان الکتریکی در منطقه می‌توانند نشان دهند که این دو(فوران و گرمایش پلاسما) مطابق با قانون پایستگی انرژی می‌توانند شتاب ذرات را که قدرت شراره خورشیدی را تامین می‌کنند، تعیین کنند.
این فرآیندهای بنیادی همان مواردی هستند که در قوی‌ترین منابع اخترفیزیکی از جمله انفجار پرتوهای گاما و همچنین در آزمایش‌ها و پژوهش‌های بنیادی و تولید انرژی همجوشی کاربردی رخ می‌دهند.
تلسکوپ رادیویی "EOVSA" با ۱۳ آنتن که همزمان با هم کار می‌کنند، در یک ثانیه در صدها فرکانس در محدوده یک تا ۱۸ گیگاهرتز شامل طول موج نور مرئی، ماوراء بنفش، اشعه X و طول موج رادیویی عکس می‌گیرد. این توانایی پیشرفته برای نظارت و مطالعه مکانیک شراره‌ها، مسیرهای جدیدی را برای بررسی قدرتمندترین فوران‌های منظومه شمسی به روی ما باز می‌کند که با اتصال مجدد خطوط میدان مغناطیسی روی سطح خورشید مشتعل شده و از انرژی ذخیره شده در تاج خورشید استفاده می‌کند.
"دیل گری" یکی از محققان این پروژه گفت: انتشار مایکروویو تنها مکانیسم حساس به محیط میدان مغناطیسی تاج خورشید است، بنابراین مشاهدات منحصر به فرد و دقیق "EOVSA"، کلید اصلی کشف این تغییرات سریع در میدان مغناطیسی است. این اندازه گیری به این دلیل ممکن شد که الکترون‌های پر انرژی که در میدان مغناطیسی تاج خورشید در حال حرکت هستند، عمدتا تابش حساس مغناطیسی مخصوص خود را در محدوده مایکروویو منتشر می‌کنند.
قبل از مشاهدات "EOVSA" هیچ راهی برای دیدن منطقه وسیعی از فضا که ذرات پر انرژی در آن شتاب گرفته و سپس برای شتاب بیشتر از امواج شوک دهنده قدرتمند فوران شده توسط فوران شراره کمک می‌گیرند، وجود نداشت. ذراتی که در صورت سفر مستقیم به سمت زمین می‌توانند فضاپیماها را نابود کنند و جان فضانوردان را به خطر بیاندازند.
"گری" گفت: اتصال ذرات شتاب گرفته توسط شراره خورشیدی با آن‌هایی که در اثر شوک‌ها شتاب می‌گیرند، قطعه مهمی در درک ما از این است که طوفان خورشیدی حاصل خوش خیم است یا بدخیم و کدام یک از آنها یک خطر جدی محسوب می‌شوند.
با گذشت بیش از دو سال از عملیاتی شدن این تلسکوپ رادیویی، تصاویر مایکروویو از خورشید به طور خودکار تولید می‌شوند و به صورت روزانه در دسترس جامعه علمی قرار می‌گیرند.
با افزایش فعالیت خورشید طی چرخه ۱۱ ساله خورشیدی از این تصاویر برای تهیه اولین نقشه از مغناطیس تاج خورشید و تهیه نقشه‌هایی از میدان مغناطیسی واقع در ۱۵۰۰ مایل بالاتر از سطح خورشید استفاده می‌شود.
